【Цель】 Традиционные цилиндрические отверстия газовой пленки при высоком соотношении продувки быстро теряют свои охлаждающие свойства, что может быть улучшено путем дизайна формы отверстия. 【Методы】 Проведен численный анализ охлаждающей характеристики ступенчатых отверстий газовой пленки с использованием метода Рейнольдса-средних Навье-Стокса (RANS), проведено сравнение с цилиндрическими отверстиями. 【Результаты】 Результаты показывают, что в модели охлаждения плоской газовой пленкой ступенчатые отверстия обеспечивают лучшее охлаждение, особенно при высоких соотношениях продувки R_B=1.0 и R_B=1.5, эффективность охлаждения ступенчатых отверстий увеличивается более чем на 100% по сравнению с цилиндрическими, а коэффициент теплообмена охлаждающей стенки ниже, что эффективно снижает теплопередачу; эффективность охлаждения сначала снижается, затем возрастает с увеличением коэффициента относительной длины отверстия R_L, и постоянно возрастает с увеличением коэффициента относительного диаметра R_D; при охлаждении передней кромки движущегося лопаточного аппарата улучшение эффективности охлаждения ступенчатых отверстий по сравнению с цилиндрическими составляет 17,5% и 17,0% для тела и вершины лопатки соответственно, максимальная температура тела и вершины снижена на 24,7 и 14,1 К соответственно; по сравнению с цилиндрическими отверстиями, охлаждение передней кромки движущейся лопатки ступенчатыми отверстиями обеспечивает более равномерное распределение эффективности охлаждения по телу и вершине. 【Заключение】 Результаты исследования могут служить руководством для применения ступенчатых отверстий газовой пленки в конструкции систем охлаждения лопаток газотурбинных двигателей.

ступенчатые отверстия газовой пленки;характеристики охлаждения;движущиеся лопатки;передняя кромка;численное исследование